土力学实验指导书.doc

桂林科技大学土力学实验指导书唐碧秋编机电工程学院交通工程系2010.3.实验一 土的密度实验学时：2学时一、概述土的密度是土质量密度的简称，指单位体积土样的质量，即土的总质量（m）与其体积（V）之比，是土的基本物理性质指标，单位为g/cm3或t/m3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的主要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的主要指标之一。当用国际单位制计算土的重力时，由土的质量产生的单位体积的重力称为土的重力密度，简称重度，其单位是kN/m3。重度由密度乘以重力加速度求得，即。土的密度一般情况下是指土的湿密度，相应的重度称为湿重度，除此以外还有土的干密度、饱和密度以及有效密度，相应的有干重度、饱和重度和有效重度。二、目的要求： 测定土在天然状态下单位体积的质量。三、实验方法及原理1环刀法：就是采用一定容积的环刀切取土样并称土样质量的方法，环刀内土的质量与环刀容积之比即为土的密度。环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法仅适用于测定不含砾石颗粒的粘性土密度。2蜡封法：也称浮称法，其原理是依据阿基米德原理，即物体在水中失去的质量等于排开同体积水的质量，来测出土的体积，为考虑土体浸水后崩解、吸水等问题，在土体外涂一层蜡。特别适用于难以切削的易破裂土和形状不规则的坚硬粘性土。3灌水法：是在现场挖坑后灌水，由水的体积来量测试坑容积从而测定土的密度的方法。该方法适用于现场测定砂土与砂砾土的密度，特别是巨粒土的密度，从而为粗粒土和巨粒土提供施工现场检验密实度的手段。4灌砂法：是首先在现场挖一个坑后，然后向试坑中灌入粒径为0.250.50mm的标准砂，由标准砂的质量和密度来测量试坑的容积，从而测定土的密度的方法，该方法主要用于现场测定粗粒土的密度。这里只介绍环刀法实验。四、仪器设备 环刀法需要下列仪器设备：（1）环刀：内径为61.8mm（面积30cm2）或79.8mm（面积50cm2），高度为20mm，壁厚1.5mm；（2）天平：称量200g，感量0.1g。（3）其它：切土刀、钢丝锯、凡士林等。五、操作步骤1首先取一个环刀并记录环刀上的编号，再把环刀放在在天平上称取它的质量m1。2根据工程需要取原状土或所需湿度密度的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸的原状土样或制备土样。切取原状土样时，应保持原来结构并使试样保持与天然土层受荷方向一致。3先削平土样两端，然后在环刀内壁涂一薄层凡士林油，刀口向下放在土样上，用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止。4根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或切土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。注意修平土样时，严禁在土面上反复涂抹，以免土面孔隙堵塞。5擦净环刀外壁，将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m2，精确至0.1克。六、数据记录与计算1、数据记录密度试验记录表（环刀法）试样编号土样类别环刀号湿土质量(g)体积(cm)湿密度(g/cm3)含水率（%）干密度 (g/cm3)平均干密度(g/cm3)（1）（2）（3）（1）/ （2）（4）（5）（3）/1+0.01（4）（6）2、计算土的密度：按下式分别计算土的湿密度和干密度式中： -湿密度（ g/cm3），精确至0.01g/cm3 -干密度（ g/cm3），精确至0.01g/cm3m -湿土质量（g）；m1-环刀质量(g)； m2-环刀质量加湿土质量（g）； V-环刀容积（cm3）。计算至0.01克/立方厘米。 -含水量3、要求：本实验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3 ，并取其两次测值的算术平均值。实验二 土的含水率实验学时：2学时一、概述土的含水量是指土在105110的温度下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。含水量是土的基本物理性指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水量的变化将使土物理力学性质发生一系列的变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态和饱和状态，也可造成土的压缩性和稳定性上的差异。含水量还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等项指标不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。二、目的要求： 土的含水率是土在1051100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率为土的天然含水率。 试验的目的：测定土的含水率。三、实验方法及原理1烘干法：是将试样放在能保持105110的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水量的标准方法，一般粘性土都可以采用。 2酒精燃烧法：是将试样和酒精拌合，点燃酒精，随着酒精的燃烧使试样水分蒸发的方法。酒精燃烧法是快速简易且较准确测定细粒土含水量的一种方法，适用于没有烘箱或试样较少的情况。 3比重法：是通过测定湿土体积，估计土粒比重，从而间接计算土的含水量的方法。土体内气体能否充分排出，将直接影响到试验结果的精度，故比重法仅适用于砂类土。 4碳化钙气压法：是公路上快速简易测定土的含水量的法，其原理是将试样中的水分与碳化钙吸水剂发生化学反应，产生乙炔气体，其化学方程式为： CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2从以上的化学方程式可以看出，乙炔（C2H2）的数量与土中水分的数量有关，乙炔气体所产生的压力强度与土中水分的质量成正比，通过测定乙炔气体的压力强度，并与烘干法进行对比，从而可得出试样的含水量。由于用烘干法测定土的含水量，试验简便、结果稳定，目前中国多以此方法作为室内试验的标准方法。这里也只介绍烘干法。四、仪器设备烘干法测土的含水量需要下列仪器设备：（1） 电热烘箱：温度能保持在105110。（2） 天平：称量200g，感量0.01g；（3） 其它：干燥器、称量盒等。五、试验操作步骤（烘干法）1取一个称量盒并记录盒号，然后用天平称取盒的质量m0。2从土样中选取具有代表性的试样，粘性土为1530g，砂性土、有机质土和整体状构造冻土为 50g，放入称好质量的称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土的总质量m1。3打开盒盖，将试样和盒一起放入烘干箱内，在105110恒温下烘至恒量。试样烘至恒量的时间与土的类别及取土数量有关，粘性土不得少于8h，砂性土不得少于6h。含有机质超过5%的土需在6570的恒温下进行烘干。4按规定时间烘干后，取出称量盒，立即盖好盒盖，置于干燥器内冷却至室温后，称取盒和干土的质量m2。5本实验称量应准确至0.01克。六、成果整理及计算1、本试验记录格式 含水率试验记录表试样编号土样说明盒号盒质量(g)盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)水的质量(g)干土质量(g)含水率(%)平 均含水率(%)(1)(2)(3)(4)=(2)-(3)(5)=(3)-(1)(6)=(4)/ (5)(7)2、计算含水量 式中：含水量（），准确至0.1%；m1称量盒与湿土质量，克；m2称量盒与干土质量，克；m0称量盒质量，克。3、要求：（1）干土质量计算至0.1%；（2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。含水量（%）小于101040大于40允许平行差值（%）0.51.02.0实验三 土的液塑限联合测定仪法试验学时：2学时一、概述粘性土的物理状态随着含水量的变化而变化，当含水量不同时，粘性土可分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土从可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水量称为塑限，土从半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，小到体积不再缩小时的界限含水量称为缩限。土的塑性指数是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。土的液性指数 是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，液性指数可被用来表示粘性土所处的软硬状态，所以，土的界限含水量是计算土的塑性指数和液性指数不可缺少的指标，土的界限含水量还是估算地基土承载力等的一个重要依据。界限含水量试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质含量不超过5%，且宜采用天然含水量的试样，但也可采用风干试样，当试样中含有大于0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。二、目的要求：细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试验是测定细粒土的液限和塑限含水率，用作计算土的塑性指标和液性指数，以划分土的工程类别和确定土的状态。三、实验方法及原理 1液限实验 （1）圆锥仪法：圆锥仪液限试验就是将质量为76g，锥角为30且带有平衡装置的的圆锥仪，轻放在调配好的试样的表面，使其在自重的作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水量就是液限。 （2）碟式仪法：碟式仪液限试验就是将调配好的土膏放入土碟中，用开槽器分成两半，以每秒两次的速率将土碟由100mm高度下落，当土碟下落击数为25次时，两半土膏在碟底的合拢长度恰好达到13mm，此时试样的含水量即为液限。 （3）液、塑限联合测定法：液塑限联合测定是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水量在双对数坐标上具有线性关系这一特性来进行的。利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水量时的圆锥入土深度，并绘制圆锥入土深度与含水量的关系直线图，在图上查得圆锥下沉深度为10mm（17mm）时所对应的含水量即为土样的液限，查得圆锥下沉深度为2mm时所对应的含水量即土样的为塑限。2塑限实验（1）滚搓法：滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径搓成3mm时产生裂缝并开始断裂，此时试样的含水量即为塑限。（2）液、塑限联合测定法：同上。这里只介绍液、塑限联合测定法。四、试验方法：液限测定可以采用塑限联合测定仪法五、仪器设备：液塑限联合测定法测土的液、塑限需要下列仪器设备 （1）液塑限联合测定仪，包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。图1所示为光电式液塑限联合测定仪，圆锥质量为76克，锥角为30；读数显示为光电式；试样杯内径为4050mm，高度为3040mm。（2）天平：称量200g，分度值0.01g。（3）烘箱、干燥器。（4）铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、研钵、凡士林等。图1-1 液塑限联合测定仪示意图1- 显示屏 2-电磁铁 3-带标尺的圆锥仪4-试样杯 5-控制开关 6升降座图1-1 液限、塑限联合测定仪六、试验步骤：（一）、液塑限联合测定法试验步骤： 1本试验宜采用天然含水率试样，当土样不均匀时，采用风干试样，当试样中含有大于0.5mm的土粒和杂物时应过0.5mm筛。 2当采用天然含水量土样时，取代表性土样250克；采用风干土样时，取过 0.5mm筛下的代表性试样200g，将试样放在橡皮板上用纯水调制成均匀膏状，放入盛土皿中， 然后放入密封的保湿缸中，静置24小时。3将制备好的土膏用调土刀充分调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样杯放在联合测定仪的升降座上。 4将圆锥仪擦拭干净，并在锥体上抹一薄层凡士林，然后接通电源，使电磁铁吸稳圆锥。 5调节屏幕准线，使初始读数为零。然后转动升降座，使试样杯徐徐上升，当圆锥尖刚好接触试样表面时，指示灯亮，圆锥在自重下沉入试样内，经5秒后立即测读显示在屏幕上的圆锥下沉深度。 6取下试样杯，挖出锥尖入土处的凡士林，取锥体附近不少于10g的试样，放入称量盒内，测定含水量。7将剩余试样从试杯中全部挖出，在加水或吹干并调匀，重复以上试验步骤分别测定试样在不同含水量下的圆锥下沉深度和其相应的含水量。液塑限联合测定至少在三点以上，其圆锥入土深度宜分别控制在34mm，79mm和1517mm。 （二）、含水量试验步骤：1、取代表性试样1530g，放入铝盒内，迅速盖好铝盒盖，称量m1，减去铝盒质量m0，准确至0.01g。2、揭开盒盖，将试样和盒一起放入恒温箱烘烤至恒重，温度设定为105110。粘土约需10小时左右。3、将烘干后的试样和铝盒取出，盖好盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称铝盒加土质量m2。干土质量ms=m2-m0，减去铝盒质量m0，准确至0.01g。4、按下式计算该土样的含水量：。5、按前面的步骤进行两次平行试验，当两次测定的含水量差值在含水量低于40%时不大于1，在含水量高于40%时，不大于2%时，取两次平行试验的平均值作为含水量。七、数据记录与计算液塑限联合试验记录表试样编号圆锥下沉深度（mm）盒号盒质量(g)盒湿土质量(g)盒干土质量(g)湿土质量 (g)干土质量 (g)水的质量 (g)含 水 率 (%)平均含水率 (%)液限WL(%)塑限WP (%)塑性指数IP液性指数IL土的分类图1-2 圆锥下沉深度与含水量关系曲线八、成果整理1 计算含水量： 式中：含水量（），精确至0.1% 干土和称量盒质量（g） 湿土和称量盒质量（g） 称量盒质量（g） 2确定液限、塑限以含水量为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制含水量与圆锥入土深度关系曲线，如图2所示。三点应在一条直线上，如图中A线。当三点不在一条直线上时，应通过高含水量的一点分别与其余两点连成两条直线， 在圆锥下沉深度为2mm处分别查得相应的两个含水量，当两个含水量的差值小于 2%时，应以该两点含水量的平均值（仍在圆锥下沉深度2mm处）与高含水量的点再连一直线，如图中B线。若两个含水量的差值大于或等于2%时，应重做试验。 3、在圆锥下沉深度h与含水量w关系图上，查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水量为17mm液限；查得圆锥下沉深度为10mm所对应的含水量为10mm液限查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限；取值以百分数表示，准确至0.1%。4、塑性指数计算 塑性指数： 式中：塑性指数，精确至0.1% 液限（） 塑限（）5、液性指数计算液性指数： 式中：液性指数，精确至0.01 天然含水量（） 其余符号同上式实验四 土的直接剪切试验学时：2学时一、概述土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力方向产生相对滑动，该点便产生剪切破坏。土体发生剪切破坏时，将沿着其内部某一曲面产生相对滑动，而该滑动面上的剪应力就对等于土的抗剪强度。法国的库仑根据试验结果提出了土的抗剪强度表达式，即库仑定律： 式中 土的抗剪强度（kPa）； 剪切滑动面上的法向应力（kPa）； 土的粘聚力（kPa）； 土的内摩擦角（）直接剪切实验就是直接对土样进行剪切的实验，简称直剪实验，是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和粘聚力c。二、目的要求：掌握土的直接剪切试验基本原理和试验方法，了解试验的仪器设备，熟悉试验的操作步骤，掌握直接剪切试验成果的整理方法，根据土的剪切曲线计算土的内聚力和摩擦角。三、试验原理：直剪试验中采用圆柱状试样，在竖直方向加法向力P，在预定剪切面上、下加一对剪力T使试样剪切。试验时,剪力T自零开始增加,剪切位移也自零增加。剪破时，剪力T达到最大值Tmax，对应剪破面上剪应力达到抗剪强度，即：，。式中，s三剪破面上的法向应力；P、T代表法向力和剪力；剪破面上抗剪强度；试样受最大剪力；A剪破面面积。 当采用4个试样,用不同的法向应力作用于竖直方向,剪切时得到不同抗剪强度。将4组(,),在图4.1的坐标系中,用最小二乘法作强度线,强度线在纵坐标上的截距为凝聚力c，与水平线的夹角为内摩擦角。图4.1 直剪试验强度曲线四、试验方法：直剪试验按法向力P和剪力T施加速度或作用时间长短分成下述三种：1快剪实验：在试样上施加垂直压力后立即以每分钟0.8mm的剪切速率快速施加水平剪应力，直至破坏，一般在35min内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。这种方法将使粒间的有效应力维持原状，不受适用外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得（）混合值。适用于测定粘性土天然强度，但角偏大。 2固结快剪实验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，再以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在35min内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行固结快剪，便能求得抗剪强度参数和值，这种， 和值称为总应力法抗剪强度参数。 3慢剪实验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，再以小于每分钟0.02mm的剪切速率施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数和 值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算： 式中：达到破坏所经历的时间；固结度达到50%所经历的时间。图4.2 应变控制式直剪仪构造五、仪器设备：1应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。2环刀：内径61. 8mm，高度20mm。3位移量测设备：量程为10mm，分度值为0. 01mm的百分表；或准确度为全量程0. 2的传感器。4其他：天平、削土刀、饱和器、滤纸、润滑油等。图3-1 应变控制式直剪仪1-垂直变形量表；2-垂直加荷框架；3-推动座；4-试样；5-剪切容器；6-量力环六、试验步骤：（一） 慢剪试验步骤1试样制备：从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水量。对于扰动土样需要饱和时，按规范规定的方法进行抽气饱和。 2对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。 转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。 3施加垂直压力：一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa 各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。 4如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后，往剪切盒水槽内注满水；如系非饱和试样，仅在活塞周围包以湿棉花，以防止水分蒸发。 5在试样上施加规定的垂直压力后，测记垂直变形读数。每1h测读垂直变形一次，直至试样固结变形稳定。当每小时垂直变形读数变化不超过0.005mm,认为以达到固结稳定。 6试样达到固结稳定后，拔去固定销，开动秒表，以0.81.2mm/min的速率剪切（每分钟46转的均匀速度旋转手轮），使试样在35min剪损。5 拔去固定销，以小于0. 02mmmin的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0. 20. 4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值；当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。7剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，测定剪切面附近的含水量。 图4.3 剪应力与剪切位移关系曲线 图4.4 抗剪强度与垂直压力关系曲线6剪应力应按下式计算：。式中，试样所受的剪应力(kPa)；R测力计量表读数(0. 01mm)。7以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线(图4. 3)，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。8以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线(图4.4)，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。（二）固结快剪试验步骤1试样制备、安装和固结，应按慢剪试验步骤进行。2固结快剪试验的剪切速度为0. 8mmmin，使试样在35min内剪损，其剪切步骤应按慢剪步骤进行。3固结快剪试验的计算应按慢剪中的规定进行。4固结快剪试验的绘图应按慢剪中的规定进行。（三）快剪试验步骤 1试样制备、安装应按慢剪的步骤进行；安装时应以硬塑料薄膜代替滤纸，不需安装垂直位移量测装置。2施加垂直压力，拔去固定销，立即以0. 8mmmin的剪切速度按慢剪的步骤进行剪切至试验结束。使试样在35min内剪损。3固结快剪试验的计算应按慢剪中的规定进行。4固结快剪试验的绘图应按慢剪中的规定进行。七、实验记录及成果整理1、记录土的直接剪切试验仪 器 号应力环系数土 号手轮转速 试验方法 土壤类别 量 垂直压力表 读手轮转数 数100kPa200 kPa300 kPa400 kPa量 垂直压力表 读手轮转数 数100 kPa200 kPa300 kPa400 kPa抗剪强度剪切历时固结时间剪切前压缩量剪应力应按下式计算：。式中，-试样所受的剪应力(kPa)；R-测力计量表读数(0. 01mm)。 1计算： 按下式计算每个试样的剪应力式中：试样所受的剪应力（kPa）K测力计率定系数，kPa/0.01mm； R测力计读数，0.01mm； 2制图：以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移l关系曲线（图3-2）；取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。 图3-2 剪应力与剪切位移关系曲线 图3-3 抗剪强度与垂直压力关系曲线以抗剪强度f为纵坐标，垂直压力p为横坐标，绘制抗剪强度f与垂直压力p的关系曲线（图3-3）。直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵坐标上的截距为土的粘聚力八、实验报告此报告格式仅供参考，同学可以参照此原则自定报告形式。在实验报告的最后部分，同学要综合所学知识及实验所得结论认真回答思考题并可以提出自己的见解、讨论及存在的问题。1 实验目的2 实验设备3 实验记录及成果分析(1) 直剪实验记录（一） 试验方法： 剪切速率： 测力计率定系数K= kPa/0.01mm 手轮每转进程s= 手轮转数n剪切位移（0.01mm）垂 直 压 力（kPa）100200300百分表读数R（0.01mm）剪应力(kPa)百分表读数R（0.01mm）剪应力(kPa)百分表读数R（0.01mm）剪应力(kPa)=kkk（2）直剪实验记录（二）垂直压力P(kPa)测力计系数K(kPa/0.01mm)破坏时测力计读数Rf抗剪强度f100200300（3）抗剪强度与垂直压力关系曲线（4）确定试样的抗剪确定参数。（5）抗剪强度与垂直压力关系曲线，以及抗剪强度指标实验五 土的压缩试验学时：2学时一、目的要求：掌握土的压缩试验基本原理和试验方法，了解试验的仪器设备，熟悉试验的操作步骤，掌握压缩试验成果的整理方法，计算压缩系数、压缩模量，并绘制土的压缩曲线。二、试验原理：由土力学知识知道，土体在外力作用下的体积减少是由孔隙体积减少引起的，可以用孔隙比的变化来表示。在侧向不变形的条件下，试样在荷载增量作用下，孔隙比的变化可用无侧向变形条件下的压缩量公式表示为：。式中： s-土样在作用下压缩量（cm）；H-土样在作用下压缩稳定后的厚度（cm）；土样厚为H时的孔隙比和在作用压缩稳定后（压缩沉降量为s）的孔隙比。孔隙比对应的压力为，由公式（3.1）得到的表达式为： 。由上述公式可知，只要知道土样在初始条件下：时的高度和孔隙比，就可以计算出每级荷载作用下的孔隙比。由（）可以绘出曲线。三、试验方法：适用于饱和的粘质土（当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土）。试验方法：标准固结试验；快速固结试验：规定试样在各级压力下的固结时间为1小时，仅在最后一级压力下，除测记1小时的量表读数外，还应测读达压缩稳定时的量表读数。 四、仪器设备：1. 固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽以及加压上盖组成（图3. 1）。1)环刀：内径为61. 8mm和79. 8mm，高度为20mm，环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯；2)透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径0.20.5mm；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。2. 加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符